KR101698794B1 - The production of hydrocarbon - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전해 및 두개의 별개의 반응기를 사용하여 이산화탄소 및 물로부터 탄화수소를 생성시키는 방법에 관한 것이다. 제 1 반응기(14)는 양극, 및 물과 이온화 물질을 포함하는 액체 전해 매질을 함유한다. 제 2 반응기(12)는 음극, 및 물과 이산화탄소의 혼합물을 포함하는 액체 전해 매질을 함유한다. 반응기들은 전자 및/또는 이온들이 제 1 및 제 2 반응기의 전해 매질들 사이를 통과하게 하는 연결 수단으로 연결된다. 양극 및 음극에 직류가 인가되어 탄화수소(전형적으로 메탄); 및 산소를 생성시킨다. The present invention relates to a process for the production of hydrocarbons from carbon dioxide and water using electrolysis and two separate reactors. The first reactor 14 contains a cathode, and a liquid electrolytic medium comprising water and an ionizing material. The second reactor 12 contains a cathode, and a liquid electrolytic medium comprising a mixture of water and carbon dioxide. The reactors are connected to connecting means which allow electrons and / or ions to pass between the electrolysis media of the first and second reactors. DC is applied to the anode and the cathode to form a hydrocarbon (typically, methane); And oxygen.

Description

탄화수소의 생성 방법{THE PRODUCTION OF HYDROCARBON}METHOD OF GENERATING HYDROCARBONS {THE PRODUCTION OF HYDROCARBON}

지구는 현재 지구와 지구상의 사람들에게 심각한 영향을 미치는 두 가지 큰 문제, 즉, The Earth has two major problems that seriously affect people now and on Earth:

과도한 이산화탄소 생성으로 인한 지구 온난화; 및Global warming due to excessive carbon dioxide generation; And

지나치게 높은 원유 가격 및 이에 따른 높은 석유 및 디젤 가격Excessive oil prices and thus high oil and diesel prices

에 의해 시달리고 있다. .

본 발명의 목적은 이러한 문제점을 감소시키고, 이에 따라 미래 세계를 개선시키는 것이다. It is an object of the present invention to reduce this problem and thereby improve the future world.

화석 연료 사용 엔진의 생산 증가는 원유에 대한 과도한 수요를 초래하였고, 이어서 지나치게 높은 가격을 초래하였다. 이러한 연료의 소비는 지구 온난화를 유발하는 이산화탄소 생성량을 증가시켰다. 수목에 의한 이산화탄소 흡수 및 이에 따른 산소 방출은 방대한 숲이 사라짐으로써 약화되었다. 이러한 불균형은 지구의 생태를 혼란에 빠지게 하였으며, 계속해서 점점 더 그러한 혼란에 빠지게 하고 있다. Increased production of fossil fuel-using engines resulted in excessive demand for crude oil, followed by excessively high prices. This fuel consumption has increased the amount of carbon dioxide that causes global warming. Carbon dioxide uptake by trees and the resulting oxygen emissions have been weakened by the disappearance of vast forests. This imbalance has disrupted the ecology of the planet and continues to make it more and more confused.

엔진의 효율을 개선시키고, 화석 연료 산물의 낭비를 감소시키려는 노력은, 기하급수적으로 증가하는 인구 및 사람들의 열망때문에 그러한 상황을 개선시킬 가능성이 거의 없다. 다른 기술을 적극적으로 찾고 있는 중이다. Efforts to improve engine efficiency and reduce waste of fossil fuel products are unlikely to improve that situation due to exponentially growing population and people's aspirations. We are actively looking for other technologies.

상기 언급된 문제점을 해결하는 방법으로는 하기를 포함한다:Methods for solving the above-mentioned problems include:

대기 중 이산화탄소 감소;Atmospheric CO2 Reduction;

'탄소 발자국(carbon footprint)'(탄소 제품의 사용)의 감소; 및Reduction of 'carbon footprint' (use of carbon products); And

원유 및 그 밖의 화석 연료에 대한 수요 감소(대용물을 찾음으로써 그것들의 가격을 낮추게 함).Reduced demand for crude oil and other fossil fuels (lowering their prices by finding substitutes).

본 발명의 목적은 상기 감소에 기여하는 공정 및 장치를 제공하는 것이며, 연료를 포함하는, 탄화수소를 생성시키기 위한 화학적 원료 공급원을 제공한다. It is an object of the present invention to provide a process and apparatus that contribute to the reduction and provide a source of chemical feedstock for producing hydrocarbons, including fuel.

발명의 개요Summary of the Invention

이산화탄소 및 물로부터 탄화수소를 생성시키는 방법은 The process for producing hydrocarbons from carbon dioxide and water

(a) 양극, 및 물 및 이온화 물질을 포함하는 액체 전해 매질을 함유하는 제 1 반응기(14)를 제공하는 단계;(a) providing a first reactor (14) containing a positive electrode, and a liquid electrolytic medium comprising water and an ionizing material;

(b) 음극, 및 물과 이산화탄소의 혼합물을 포함하는 액체 전해 매질을 함유하는 제 2 반응기(12)를 제공하는 단계;(b) providing a second reactor (12) containing a cathode, and a liquid electrolytic medium comprising a mixture of water and carbon dioxide;

(c) 제 1 반응기 및 제 2 반응기를, 전자 및/또는 이온이 제 1 반응기 및 제 2 반응기의 전해 매질들 사이를 통과하게 하는 연결 수단으로 연결시키는 단계; (c) connecting the first reactor and the second reactor to a connecting means for allowing electrons and / or ions to pass between the electrolysis media of the first reactor and the second reactor;

(d) 양극 및 음극에 직류를 인가하여(d) applying a direct current to the positive electrode and the negative electrode

● 전자가 반응기들(12 및 14)내 전해 매질을 통해 캐소드에서 애노드로 흐르게 하고(또는 전하를 원자로부터 인접하는 원자로 전달함으로써 연속적으로 원자를 이온화하고 탈이온화함);The electrons flow through the electrolyte medium in the reactors 12 and 14 from the cathode to the anode (or ionize and de-ionize atoms continuously by transferring charge from the atom to an adjacent atom);

● 제 2 반응기에서 수소, 탄소의 이온화를 수행하여, 양으로 하전된 수소 및 탄소 이온을 생성시키고, 이들이 결합하여 탄화수소(전형적으로, 메탄), 및 가능하게는 탄소, 수소 및 일산화탄소를 형성시키고;Ionization of hydrogen and carbon in a second reactor to produce positively charged hydrogen and carbon ions which combine to form hydrocarbons (typically methane) and possibly carbon, hydrogen and carbon monoxide;

● 제 1 반응기에서 산소의 이온화를 수행하고, 이를 결합하여 산소를 형성시키는 단계를 포함한다. ≪ RTI ID = 0.0 > - < / RTI > ionizing the oxygen in the first reactor and combining the oxygen to form oxygen.

탄화수소(전형적으로 메탄)은 제 2 반응기(12)로부터 회수된다. Hydrocarbons (typically methane) are recovered from the second reactor 12.

산소는 제 1 반응기(14)로부터 회수된다.The oxygen is recovered from the first reactor (14).

반응기들(12 및 14)은 동일한 내압으로 작동되고, 상이한 온도에서 작동될 수 있다. The reactors 12 and 14 are operated at the same internal pressure and can be operated at different temperatures.

연결 수단은 액체 전해 매질일 수 있으며, 이러한 경우, 전자 및 가능하게는 소정의 이온은 통과시키나 원자는 통과시키지 않는 멤브레인(mebrane)이 제공될 수 있다. The connecting means can be a liquid electrolytic medium, in which case a mebrane can be provided which allows electrons and possibly ions to pass but not pass atoms.

연결 수단은 하나 이상의 튜브(들), 예컨대 모세관(들)로 규정될 수 있다. The connecting means may be defined as one or more tube (s), e.g., capillary (s).

바람직하게는, 연결 수단에는 스탑퍼(stopper) 수단, 예컨대 밸브 또는 밸브들이 구비될 수 있다. Preferably, the connecting means may be provided with stopper means, such as valves or valves.

상기/각 튜브의 내경 대 길이의 비는 0.00001:1 내지 0.1:1, 바람직하게는 0.00001:1 내지 0.001:1이다.The ratio of the inner diameter to the length of the / each tube is 0.00001: 1 to 0.1: 1, preferably 0.00001: 1 to 0.001: 1.

제 1 반응기(14) 내 양극은 한 단부가 폐쇄되고, Pt로 이루어져 있는 중공의 미세다공성 실린더의 형태로 존재할 수 있다. The anode in the first reactor 14 may be in the form of a hollow microporous cylinder closed at one end and made of Pt.

제 2 반응기(12) 내 음극은 한 단부가 폐쇄되고, CuPt 아말감(amalgam) 또는 Pt로 이루어져 있는 중공의 미세다공성 실린더의 형태로 존재할 수 있다. The cathode in the second reactor 12 may be in the form of a hollow microporous cylinder closed at one end and made of CuPt amalgam or Pt.

제 1 반응기(14) 및 제 2 반응기(12) 내 전해 매질의 액체 상태는 적합한 고압 및 적합한 온도 하에서 반응기를 작동시킴으로써 달성될 수 있다. The liquid state of the electrolytic medium in the first reactor 14 and the second reactor 12 can be achieved by operating the reactor under suitable high pressure and suitable temperature.

예를 들어, 제 1 반응기(14) 및 제 2 반응기(12)는 5.1 atm 초과, 5.1 내지 1000 atm, 전형적으로 10 atm 내지 400atm, 바람직하게는 10 내지 200atm의 압력에서 작동되어야 한다.For example, the first reactor 14 and the second reactor 12 should be operated at pressures greater than 5.1 atm, 5.1 to 1000 atm, typically 10 atm to 400 atm, preferably 10 to 200 atm.

반응기들(12 및 14)은 상이한 온도에서 작동될 수 있으며, 예를 들어, 제 1 반응기(14)는 20℃ 내지 200℃, 전형적으로 20℃ 내지 30℃의 온도에서 작동될 수 있고; 제 2 반응기(12)는 -50℃ 내지 200℃, 전형적으로 -10℃ 내지 70℃의 온도에서 작동될 수 있다.The reactors 12 and 14 may be operated at different temperatures, for example, the first reactor 14 may be operated at a temperature of 20 ° C to 200 ° C, typically 20 ° C to 30 ° C; The second reactor 12 may be operated at a temperature of from -50 캜 to 200 캜, typically from -10 캜 to 70 캜.

보통, 제 1 반응기(14)는 주위 온도(20℃ 내지 30℃)에서 작동되고, 제 2 반응기의 온도는 요망되는 온도로 조절되며, 예를 들어, -50℃ 내지 10℃로 냉각되거나, 50℃ 내지 200℃로 가열될 수 있다.Typically, the first reactor 14 is operated at ambient temperature (20 ° C to 30 ° C), the temperature of the second reactor is regulated to the desired temperature, for example cooled to -50 ° C to 10 ° C, Lt; 0 > C to 200 < 0 > C.

양극 및 음극에 걸쳐 인가되는 전압은 -0.5v 내지 -20v, -0.5v 내지 -10v, -0.5v 내지 -6v, 또는 -0.5v 내지 -3v일 수 있다.The voltage applied across the anode and the cathode may be -0.5v to -20v, -0.5v to-10v, -0.5v to -6v, or -0.5v to -3v.

양극 및 음극에 걸쳐 인가되는 직류는 50 내지 500mA, 전형적으로 100 내지 200mA일 수 있다.The direct current applied across the anode and cathode may be 50 to 500 mA, typically 100 to 200 mA.

다중 전극의 격자가 평행하게 배선되는 경우, 양극 및 음극에 걸쳐 인가되는 직류는 0.1 내지 10amp 또는 그 초과일 수 있다. When the grid of multiple electrodes is wired in parallel, the direct current applied across the anode and cathode may be 0.1 to 10 amps or more.

제 2 반응기 내 이산화탄소 및 물은 하기 식에 따른 화학량론적(또는 그 초과의) 비율로 또는 1:1 내지 1:2의 부피비로 혼합될 수 있다:The carbon dioxide and water in the second reactor can be mixed in a stoichiometric (or more) ratio according to the following equation or in a volume ratio of 1: 1 to 1: 2:

CO2 + 2H20 → CH4 + 2O2.CO 2 + 2H 2 O → CH 4 + 2O 2 .

제 2 반응기의 전해 매질로부터 분리된 이산화탄소, 물 및 일산화탄소는 제 2 반응기로 재순환될 수 있다. The carbon dioxide, water and carbon monoxide separated from the electrolytic medium of the second reactor may be recycled to the second reactor.

제 1 반응기의 전해 매질로부터 분리된 물은 제 2 반응기로 재순환될 수 있다. The water separated from the electrolytic medium of the first reactor can be recycled to the second reactor.

상기 방법은 반응기(12)내 물과 이산화탄소의 혼합물이 초임계 유체인 상태 하에서 수행될 수 있다. The process may be performed under conditions where a mixture of water and carbon dioxide in the reactor 12 is a supercritical fluid.

또한, 본 발명은 이산화탄소 및 물로부터 탄화수소를 생성시키기 위한 장치로서, The present invention also relates to an apparatus for producing hydrocarbons from carbon dioxide and water,

물을 액체 상태로 함유하기 위한 제 1 반응기(14);A first reactor (14) for containing water in a liquid state;

이산화탄소와 물의 혼합물을 액체 상태로 함유하기 위한 제 2 반응기(12);A second reactor (12) for containing a mixture of carbon dioxide and water in a liquid state;

제 1 반응기(14) 내에 위치하는 양극;A cathode positioned within the first reactor 14;

제 2 반응기(12) 내에 위치하는 음극; 및A cathode located in the second reactor 12; And

제 1 및 제 2 반응기(14 및 12) 내 전해 매질을 연결시키는 연결 수단을 포함하는 장치에 관한 것이다. And connecting means for connecting the electrolytic medium in the first and second reactors (14 and 12).

연결 수단은 액체 전해 매질일 수 있으며, 이러한 경우, 전자를 통과시키고, 가능하게는 소정의 이온을 통과시키나 원자는 통과시키지 않는 멤브레인이 제공될 수 있다. The connecting means can be a liquid electrolytic medium, in which case a membrane can be provided that allows electrons to pass through and possibly pass certain ions but not pass atoms.

연결 수단은 하나 이상의 튜브(들), 예컨대 모세관(들)로 규정될 수 있다. The connecting means may be defined as one or more tube (s), e.g., capillary (s).

바람직하게는, 연결 수단에는 스탑퍼 수단, 예컨대 밸브 또는 밸브들이 구비될 수 있다. Preferably, the connecting means may be provided with stopper means, such as valves or valves.

바람직하게는, 상기 장치는 두 반응기 내 압력을 평형화시키기 위한 고압 증압기(high pressure intensifier)를 포함한다. Preferably, the apparatus comprises a high pressure intensifier for equilibrating the pressures in both reactors.

고압 증압기는 바람직하게는 CO2로 가압되고, 제 2 반응기(12)를 직접적으로 CO2로 가압하고, 제 1 반응기(14)를 H2O로 가압하기 위해 고압 축압기가 구비된다.The high pressure intensifier is preferably pressurized with CO 2 and a high pressure accumulator is provided to pressurize the second reactor 12 directly to CO 2 and pressurize the first reactor 14 to H 2 O.

도 1은 본 발명의 구체예에 따른 반응기의 평면도이다.
도 2는 이산화탄소에 대한 상태도이다.
도 3은 이산화탄소에 대한 밀도-압력 프로파일이다.
도 4는 가스 크로마토그래피이다. 1 is a plan view of a reactor according to an embodiment of the present invention.
2 is a state diagram for carbon dioxide.
3 is a density-pressure profile for carbon dioxide.
4 is a gas chromatography.

국제 특허 출원 번호 PCT/IB2009/053136(이의 개시 내용은 본원에 참고로 포함됨)는 하기 단계를 포함하는, 이산화탄소 및 물로부터 수소, 산소 및 탄화수소를 생성시키는 공정을 기술하고 있다:International Patent Application No. PCT / IB2009 / 053136, the disclosure of which is incorporated herein by reference, describes a process for the production of hydrogen, oxygen and hydrocarbons from carbon dioxide and water, comprising the steps of:

(a) 양극 및 음극을 함유하는, 고압 및 고온을 견딜 수 있는 용기에서 이산화탄소와 액체 상태의 물을 혼합하여 액체 전해 매질을 제공하는 단계; (a) mixing liquid carbon dioxide with liquid water in a vessel capable of withstanding high pressure and high temperature, comprising an anode and a cathode to provide a liquid electrolysis medium;

(b) 양극 및 음극에 직류를 인가하여 수소, 탄소 및 산소의 이온화를 수행하고, 양으로 하전된 수소 및 탄소 이온 및 음으로 하전된 산소 이온을 생성시키는 단계;(b) applying a direct current to the anode and the cathode to perform ionization of hydrogen, carbon and oxygen to produce positively charged hydrogen and carbon ions and negatively charged oxygen ions;

(c) 용이하게는 산소 이온의 양극으로의 잉동 및 수소 및 탄소 이온의 음극으로의 이동에 의해 달성될 수 있는, 산소 이온으로부터 수소 및 탄소 이온을 분리시키는 단계;(c) separating hydrogen and carbon ions from the oxygen ions, which can be accomplished easily by an inversion of the oxygen ions to the anode and a migration of hydrogen and carbon ions to the cathode;

(d) 탄소 및 수소 이온으로부터 수소, 가능하게는 탄소 및 탄화수소(전형적으로 메탄)가 형성되고, 산소 이온으로부터 산소가 형성되는 단계; 및(d) hydrogen, possibly carbon and hydrocarbons (typically methane) are formed from carbon and hydrogen ions and oxygen is formed from oxygen ions; And

(e) 수소, 탄소 수소 및 산소 생성물을 별개의 용기에서 수거하는 단계(탄소 또한 수거될 수 있음).(e) collecting the hydrogen, carbon-hydrogen, and oxygen products in separate vessels (carbon may also be collected).

정반응:Right:

C + O2 → CO2 C + O 2 - > CO 2

은 유리하게는 열역학적 사항으로 인해 역으로 일어난다. Is advantageously reversed due to thermodynamic considerations.

유사하게, 반응:Similarly, the reaction:

2H2O +CO2 → CH4 + 2O2 2H 2 O + CO 2 - > CH 4 + 2 O 2

은 역반응보다 더욱 힘든 전체 열역학적 요건을 갖는다. Have all the thermodynamic requirements that are more difficult than the reverse reaction.

후자의 공정 중 메탄(및 그 밖의 탄화수소)를 수득하는데 있어서의 어려움 중 하나는, 생성물들이 재결합하여 반응을 역전시킬 수 없도록 일단 형성된 생성물을 분리하는 것이다. One of the difficulties in obtaining methane (and other hydrocarbons) in the latter process is to separate the formed product once so that the products can not recombine and reverse the reaction.

본 발명의 목적은 생성물들이 상이한 반응기에서 생성되기 때문에 재결합할 수 없는 방식으로 공정 중에 생성물 성분을 분리시킴으로써 제 2(후기) 반응 생성물을 얻는 개선된 수단을 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide an improved means of obtaining a second (late) reaction product by separating the product components during the process in such a way that the products are produced in different reactors and can not recombine.

도 1과 관련하면, 반응기 시스템(일반적으로 부호(10)로 표시됨)에 두개의 별개의 반응기들(12 및 14)이 구비되며, 이들 반응기는 좁은 모세관(16)(1.2 내지 1.5 mm의 내경 및 약 2 m의 길이를 가짐으로써 모세관의 내경 대 길이의 비는 0.00001:1 내지 0.1:1일 수 있다)에 의해 결합되고, 전자는 통과시키나, CO2 및 산소 전달에는 영향을 미치지 않는 선택적 멤브레인을 접합 지점(18 및/또는 20)에서 함유할 수 있다. 모세관(16)은 상이한 온도 조건이 별개의 반응기들(12 및 14) 내에 유지될 수 있도록 그 안에 있는 물질을 통해 온도 전도를 제한하는 작은 치수를 갖는다. 모세관(16)에는 밸브(22)가 구비된다. 전자 흐름, 또는 전달, 전류가 물리적 이온 전달과 함께 모세관(16) 내에서 발생할 수 있다. 병렬로 배열되는 다수의 모세관이 존재할 수 있다. 1, two separate reactors 12 and 14 are provided in a reactor system (denoted generally by the reference numeral 10), which have a narrow capillary 16 (inner diameter of 1.2 to 1.5 mm and By having a length of about 2 m, the ratio of the inner diameter to the length of the capillary can be from 0.00001: 1 to 0.1: 1), and an optional membrane that passes the electrons but does not affect CO 2 and oxygen transport At junction points 18 and / or 20. The capillary 16 has a small dimension that limits the temperature conduction through the material therein so that different temperature conditions can be maintained in the separate reactors 12 and 14. The capillary (16) is provided with a valve (22). Electron flow, or transfer, current can occur in the capillary 16 with physical ion transfer. There may be multiple capillaries arranged in parallel.

반응기(12)에는 액체 CO2(24), 액체 H2O(26) 및 가능하게는 소량의 이산화황 또는 염화나트륨이 물의 동결 온도를 감소시키기 위해, 그리고 추가의 이온화 물질로서 CO2와 H2O의 혼합물을 함유하는 액체 전해 매질(28)을 제공하기 위해 공급된다. Reactor 12 contains liquid CO 2 24, liquid H 2 O 26 and possibly a small amount of sulfur dioxide or sodium chloride to reduce the freezing temperature of the water and to add CO 2 and H 2 O Is supplied to provide a liquid electrolytic medium 28 containing the mixture.

반응 용기(14)에는 H2O(26)가 공급되고, 소량의 이온화 물질, 예컨대 산이 공급되고, 소량의 이산화황, 염화나트륨, 또는 전해질, 예컨대 NaKHCO3 또는 KHCO3(0.1 내지 0.5M)이 H2O를 함유하는 액체 전해 매질(30)을 제공하기 위해 촉매로서 첨가될 수 있다. The reaction vessel 14 is provided with H 2 O (26) is supplied, a small amount of ionized material, such acid is supplied, a small amount of sulfur dioxide, sodium chloride, or electrolytes, such as NaKHCO 3 or KHCO 3 (0.1 to 0.5M) the H 2 O < / RTI > may be added as a catalyst to provide a liquid electrolytic medium 30.

모세관(16)은 액체 전해 매질(28 또는 30), 또는 이 둘의 혼합물, 또는 전도성 겔 중 어느 하나를 함유할 수 있다. The capillary 16 may contain any one of a liquid electrolytic medium 28 or 30, a mixture of the two, or a conductive gel.

반응기(12)는 5.1 atm 초과, 전형적으로 5.1 내지 1000 atm의 고압, 및 -50℃의 저온 내지 200℃ 이하의 고온에서 작동할 수 있도록 구성된다. 저온은 반응기(12)를 냉장고 안에 둠으로써 달성되고, 고온은 반응기(12) 내에 위치하는 가열 요소를 사용하여 달성된다. 반응기(12)에는 음극(32)이 배치된다. 음극(32)은 한 단부가 폐쇄되어 있고, 66%/34% CuPt 아말감 또는 Pt로 제조될 수 있는 중공의 미세다공성 실린더의 형태로 존재한다. Reactor 12 is configured to operate at a high pressure of greater than 5.1 atm, typically 5.1 to 1000 atm, and a low temperature of -50 ° C to as high as 200 ° C. The low temperature is achieved by placing the reactor 12 in the refrigerator, and the high temperature is achieved using a heating element located within the reactor 12. The cathode (32) is disposed in the reactor (12). The cathode 32 is closed at one end and is present in the form of a hollow microporous cylinder which can be made of 66% / 34% CuPt amalgam or Pt.

반응기(14)는 5.1 atm 초과 내지 1000 atm의 고압 및 주위 온도(20℃ 내지 30℃, 전형적으로 25℃)에서 작동할 수 있도록 구성된다. 반응기(14) 내에는 Pt로 이루어진 양극(34)이 위치한다. 양극(34)은 한 단부가 폐쇄되어 있는 중공의 미세다공성 실린더 형태로 존재한다. The reactor 14 is configured to operate at a high pressure of greater than 5.1 atm to 1000 atm and at ambient temperature (20 占 폚 to 30 占 폚, typically 25 占 폚). In the reactor 14, an anode 34 made of Pt is located. The anode 34 is in the form of a hollow microporous cylinder with one end closed.

반응기(14) 내 압력을 조절하고/거나 이것의 내압과 반응기(12) 내의 압력을 평형화시키기 위한 수단이 구비된다:Means are provided for controlling the pressure in the reactor (14) and / or for equilibrating the pressure in the reactor (12) with its internal pressure:

압력 증압기(36)에는 CO2(38)가 구비되고, 반응기(12)에 직접 연결되며, 반응기(12)를 CO2(24)로 가압한다. 고압 증압기(36)는 C02가 반응기(14)의 내용물과 반응하는 것을 방지하는 고압 축압기(42)를 통해 반응기(14)에 연결된다. 고압 축압기(42)는 압력 증압기(36)로부터의 이산화탄소(44)로 가압되고, 반응기(14)를 물(46)로 가압한다. 이 시스템은 반응기들(12 및 14)을 가압하여 모세 연결기를 통해 동등하게 반응기(12)와 반응기(14) 간에 전해질이 벗어나지 않도록 한다. 가압은 전해 반응이 개시되기 전 초기에는 두 반응기(12 및 14) 사이에 있는 밸브(22)를 닫음으로써 안정화될 수 있다. 고압 축압기(42)는 매질 분리기로서 작용하여 이산화탄소가 제 2 반응기(12)의 챔버내로 유입되지 않도록 하고, 동시에 두 반응기(12 및 14) 내의 압력이 평형을 이루도록 한다. The pressure intensifier 36 is equipped with a CO 2 38 and is connected directly to the reactor 12 and pressurizes the reactor 12 with CO 2 24. The high pressure intensifier 36 is connected to the reactor 14 via a high pressure accumulator 42 which prevents CO 2 from reacting with the contents of the reactor 14. The high-pressure accumulator 42 is pressurized with carbon dioxide 44 from the pressure intensifier 36 and pressurizes the reactor 14 to the water 46. The system pressurizes the reactors 12 and 14 so that the electrolyte does not escape equally between the reactor 12 and the reactor 14 via the capillary connector. Pressurization can be stabilized by initially closing the valve 22 between the two reactors 12 and 14 before the electrolysis reaction is initiated. The high-pressure accumulator 42 acts as a medium separator so that no carbon dioxide enters the chamber of the second reactor 12 and at the same time the pressure in the two reactors 12 and 14 is balanced.

사용시, 밸브(22)는 닫히고, 액체 상태의 CO2(24)(고압 CO2 증압기(36)으로부터의) 및 액체 상태의 H2O(26)이 반응기(12)에 전달되고; H2O(26)가 반응기(14)에 전달되어 반응기(12 및 14) 각각에 전해 유체(28 및 30)를 제공한다. 고압 증압기(36)는 반응기(12 및 14) 내에 높고 같은 압력, 및 두 반응기 내의 액체 상태 조건을 적용시키고 유지시키는데 사용된다. 반응기들(12 및 14) 내 압력이 동일하게 되면, 밸브(22)는 열릴 수 있고, 반응기들(12 및 14) 간에 최소의 유체 흐름만 있을 것이다. 액체 상태의 전해 유체(28 및 30)는 반응기들(12 및 14) 내 적합한 상태의 압력 및 온도를 유지함으로써 유지된다. 바람직하게는, 반응기들(12 및 14) 내 압력은 5.1 atm 내지 1000 atm, 10 atm 내지 400 atm, 바람직하게는 10 내지 200 atm로 유지된다. In use, the valve 22 is closed and CO 2 24 in liquid form (from the high pressure CO 2 intensifier 36) and H 2 O 26 in the liquid state are delivered to the reactor 12; H 2 O 26 is delivered to the reactor 14 to provide electrolytic fluids 28 and 30 to each of the reactors 12 and 14. The high pressure intensifier 36 is used to apply and maintain high and equal pressures in the reactors 12 and 14, and liquid condition conditions in both reactors. When the pressures in the reactors 12 and 14 are equal, the valve 22 can be opened and there will be minimal fluid flow between the reactors 12 and 14. The liquid electrolytic fluids 28 and 30 are maintained by maintaining a suitable pressure and temperature in the reactors 12 and 14. Preferably, the pressure in the reactors 12 and 14 is maintained at 5.1 atm to 1000 atm, 10 atm to 400 atm, preferably 10 to 200 atm.

반응기(14)는 주위 온도(20℃ 내지 30℃, 전형적으로 25℃)로 유지된다.The reactor 14 is maintained at ambient temperature (20 占 폚 to 30 占 폚, typically 25 占 폚).

전해 반응은 전기 회로(35) 상에서 양극(34) 및 음극(32)를 걸쳐 -0.5 내지 -10v의 직류 전압 및 50 내지 500mA의 전류를 인가함으로써 개시된다. 인가된 전하는 전해 매질(28 및 30) 내의 원자를 이온화시킨다. 전자(e-)는 전극들(34 및 32) 사이에서, 그리고 이에 따라 모세관(16)을 따라 이온으로부터 인접하는 이온으로 흐른다. 이론에 의해 결부되는 것을 바라지 않지만, H+,(OH)-, O2 - 이온들이 반응기(14)에서 형성되고, H+, C4 +.(CO)2- 이온들이 반응기(12)에서 형성되는 것으로 여겨진다. 반응기(12)에서, 탄소 및 수소 이온은 결합하여 탄화수소, 특히 메탄, 및 그 밖의 탄화수소를 형성한다. 전해 공정의 개시는 발생기(이온화된) 수소 이온이 전해질(30) 중에 존재하는 H2O로부터 형성되게 하며, 탄소 이온들은 전해질(28) 중의 CO2로부터 분리된다. 따라서, CO2가 반응기(12)에서 감소한다. 반응기(14)에서, 전자는 음하전된 산소 이온이 그 안에 있는 양하전된 전극(34)로 유인되게 하고, 이로써 산소 분자가 전극에서 유리된다. 또한, H2가 반응기(14)에서 형성될 수 있다.The electrolytic reaction is initiated by applying a direct current of -0.5 to -10 V and a current of 50 to 500 mA across the anode 34 and the cathode 32 on the electric circuit 35. The applied charge ionizes the atoms in the electrolytic media 28 and 30. The electrons e- flow between the electrodes 34 and 32, and thus along the capillary 16, from the ions to the adjacent ions. Although not intending to be bound by theory, it is believed that H + , (OH) - , O 2 - ions are formed in the reactor 14 and H + , C 4 + . (CO) 2- ions are formed in the reactor 12 Respectively. In the reactor 12, the carbon and hydrogen ions combine to form hydrocarbons, particularly methane, and other hydrocarbons. The initiation of the electrolytic process causes the generator (ionized) hydrogen ions to form from the H 2 O present in the electrolyte 30 and the carbon ions separate from the CO 2 in the electrolyte 28. Thus, CO 2 is reduced in the reactor 12. In the reactor 14, the electrons cause the negatively charged oxygen ions to attract to the positively charged electrode 34 therein, whereby the oxygen molecules are liberated from the electrode. In addition, H 2 may be formed in the reactor 14.

단방향-흐름(unidirectional-flow) 산소 특성을 가질 수 있는 모세관(16)은 전자 전달을 허용하고, 거기에 있는 탄소 및/또는 수소와의 재결합을 피하기 위해 반응기(12)로부터 이격되어 반응기(14) 내의 유리된 산소를 유지시키는데 필요하다. 또한, 모세관(16)의 작은 치수는 반응기들(12 및 14)에 상이한 온도 조건이 유지되어 그 안에서 발생되는 상이한 반응을 증진시키고 용이하게 하고, 에너지 비용을 절약하도록 열 전도 전달을 감소시키는 역할을 한다. 두 반응기를 분리하는 모세관에 의해 분리됨으로써 이온들이 생성(이온화)되는 경우, 양하전된 이온(탄소 & 수소)는 그 자체/서로와 반응할 수 있고, 이에 따라 반응기(12)에서 요망하는 생성물(탄화수소)을 생성할 수 있다. The capillary 16, which may have unidirectional-flow oxygen characteristics, may be separated from the reactor 12 to permit electron transfer and to avoid recombination with carbon and / Lt; RTI ID = 0.0 > oxygen. ≪ / RTI > The small dimensions of the capillary 16 also serve to maintain different temperature conditions in the reactors 12 and 14 to enhance and facilitate the different reactions that occur therein and to reduce the thermal conduction transfer to save energy costs do. When the ions are generated (ionized) by being separated by a capillary separating the two reactors, the positively charged ions (carbon & hydrogen) can react with themselves / with each other and thus the desired product in the reactor 12 Can be generated.

고압(> 5.1atm)은 추가로 반응물을 액체 상태로 유지시키고, 이에 따라 보다 적은 장치가 사용되어 가스상 상태로 가능한 것보다 더 많은 생성물을 생성할 수 있도록 생성된 이온의 농도를 증가시킨다. The high pressure (> 5.1atm) further maintains the reactants in a liquid state, thereby increasing the concentration of the generated ions so that less equipment can be used to produce more product than is possible in the gaseous state.

모세관(16)은 원자들이 상호반응하여 새로운 요망하는 생성물을 형성할 수 있도록 성분 원자를 이온화시키는 전자의 전달을 허용하는데 필요하다. 분리됨으로써 이온들이 생성(이온화)되는 경우, 양하전된 이온(탄소 & 수소)는 단지 자체적으로 상호작용함으로써 요망하는 생성물(탄화수소)을 생성할 수 있는 반면, 음이온(산소)는 이들로부터 분리되어 단지 그 자체로 결합하여 산소 분자를 형성할 수 있다. 이들은 단지 전자의 최종 전달이 종결되는 전극에서 유리될 수 있다. The capillary 16 is needed to allow the transfer of electrons that ionize the constituent atoms so that the atoms can interact to form a new desired product. When ions are generated (ionized) by separation, positive ions (carbon & hydrogen) can only produce the desired product (hydrocarbon) by interacting with itself, while anions (oxygen) Can themselves bind to form oxygen molecules. They can be liberated from the electrode only when the final transfer of electrons is terminated.

압력 차에 의해, 반응기(12)로부터의 전해 액체는 팽창기(48)로 도입된다. 팽창기(48)는 탄화수소 50(전형적으로 반응기(12)에서 형성된 메탄), 탄소(52) 및 CO2, H20 및 CO을 함유하는 스트림(54)을 분리하도록 구성된다. 다수의 분리 수단이 있을 수 있으나, 가장 바람직하고 가능하게는 각 생성물의 상이한 온도 및 압력에서의 액화 또는 가스화일 것이다. CO2, H2O 및 CO을 함유하는 스트림(54)은 -ve 전극(32)을 함유하는 반응기(12)로 재환되어 공정 수율을 증가시킬 수 있다. Due to the pressure difference, the electrolytic liquid from the reactor 12 is introduced into the expander 48. Expander 48 is configured to separate stream 54 containing hydrocarbon 50 (typically methane formed in reactor 12), carbon 52, and CO 2 , H 2 O, and CO. There may be many separating means, but most preferably, and possibly, liquefaction or gasification of the different products at different temperatures and pressures. The stream 54 containing CO 2 , H 2 O and CO can be recycled to the reactor 12 containing the -ve electrode 32 to increase process yield.

압력 차에 의해 반응기(14)로부터 전해 액체는 용기(56)으로 도입된다. 용기(56)은 산소(58), 및 H20 및 가능하게는 H2를 함유하는 스트림(60)을 분리하도록 구성된다. 분리는 원심분리기 또는 상 변화 파라미터 차를 사용하여 달성될 수 있다. H20 및 가능하게는 H2를 함유하는 스트림(60)은 -ve 전극(32)을 함유하는 반응기(12)로 재순환되어 공정 수율을 증가시킬 수 있다. The electrolytic liquid from the reactor 14 is introduced into the vessel 56 by a pressure difference. The vessel 56 is configured to separate the stream 60 containing oxygen 58, and H 2 O and possibly H 2 . Separation can be accomplished using a centrifuge or a phase change parameter difference. H 2 O and possibly H 2 may be recycled to the reactor 12 containing the -ve electrode 32 to increase the process yield.

1 atm = 1,01325 bar1 atm = 1.01325 bar

1 atm = 101,325 kPa1 atm = 101,325 kPa

본 발명은 도면에 도시되어 있는 구체예들로 제한되지 않는다. 따라서, 첨부되는 특허청구범위에서 언급된 특징에 도면 부호가 따르는 경우, 이러한 부호는 특허청구범위의 명료성을 증진시킬 목적으로만 포함되는 것이고, 특허청구범위의 번위를 제한하려는 것은 결코 아닌 것으로 이해해야 한다. The present invention is not limited to the embodiments shown in the drawings. It is therefore to be understood that the appended claims are intended to cover such features only in order to improve the clarity of the claims and not to limit the scope of the claims .

본 발명은 이제 하기의 비제한적 실시예를 참조하여 보다 자세히 기술될 것이다. The present invention will now be described in more detail with reference to the following non-limiting examples.

실시예 1Example 1

1. 계산1. Calculation

1.1 전기 화학1.1 Electrochemistry

환원 반응

Figure 112012044675069-pct00001
Reduction reaction
Figure 112012044675069-pct00001

Figure 112012044675069-pct00002
Figure 112012044675069-pct00002

실제 환원 반쪽 반응Actual reduction half reaction

Figure 112012044675069-pct00003
Figure 112012044675069-pct00003

산화 반쪽 반응Oxidation half reaction

Figure 112012044675069-pct00004
Figure 112012044675069-pct00004

실제 레독스 반응The actual redox reaction

Figure 112012044675069-pct00005
Figure 112012044675069-pct00005

상기 반응에 따라, 표준 조건(실온, 대기압)에서 이산화탄소로부터 메탄을 생성할 수 있는데 필요한 전위차는 1.77V이다. 전기화학적 거동은 부분적으로 상기 조건 하에서의 제한된 조사로 인해 조사된 조건 하에서 잘 이해되지 않았다. 개선된 실험 계획을 위해서는 추가 조사가 필요할 것이다. According to the above reaction, the potential difference required to generate methane from carbon dioxide under standard conditions (room temperature, atmospheric pressure) is 1.77V. The electrochemical behavior was not well understood under the conditions investigated, in part due to limited investigation under these conditions. Further research will be needed for an improved experimental plan.

1.2 화학량론적 양1.2 stoichiometric amount

각각의 시약의 화학량론적 양을 명시된 조건 하에서 각 시약의 밀도를 고려함으로써 산출하였다. 모든 실험에 증류수를 사용하였다. The stoichiometric amount of each reagent was calculated by considering the density of each reagent under specified conditions. Distilled water was used for all experiments.

물의 밀도는 온도 및 압력의 변화를 각각 고려하여 밀도를 산출하는 하기 식(1) 및(2)를 사용함으로써 산출하였다:The density of water was calculated by using the following equations (1) and (2) for calculating the density by considering the changes of temperature and pressure, respectively:

Figure 112012044675069-pct00006
Figure 112012044675069-pct00006

상기 식에서, β는 부피 온도 팽창 계수(m3/m3·℃)이고, T는 온도(℃)이고, ρ는 밀도(kg/m3)이다. Where? Is the volumetric expansion coefficient (m 3 / m 3占 폚), T is the temperature (占 폚), and? Is the density (kg / m 3 ).

Figure 112012044675069-pct00007
Figure 112012044675069-pct00007

상기 식에서, P는 압력(N/m2)(Pa)이고, E는 유체 체적탄성률(bulk modulus fluid elasticity)(N/m2)이고, ρ는 밀도(kg/m3)이다. Where P is the pressure (N / m 2 ) (Pa), E is the bulk modulus fluid elasticity (N / m 2 ) and ρ is the density (kg / m 3 ).

몰 밀도는 하기 식(3)에 따라 계산한다:The molar density is calculated according to the following formula (3): < EMI ID =

Figure 112012044675069-pct00008
Figure 112012044675069-pct00008

상기 식에서, ν는 몰 밀도(cm3/mol)이고, ρ는 밀도(kg/m3)이고, M은 몰 질량(g/mol)이다. Where ν is the molar density (cm 3 / mol), ρ is the density (kg / m 3 ), and M is the molar mass (g / mol).

각 시약의 양은 해당 섹션에서 작동 조건과 함께 기재된다.  The amount of each reagent is listed in the corresponding section together with the operating conditions.

1.3 초임계점1.3 second critical point

물과 이산화탄소의 화학량론적 혼합물에 대해, 혼합물의 임계점이 하기 식(4) 및(5)에 의해 추산될 수 있다. 이러한 추산치가 하기 표 1에 요약된다.For a stoichiometric mixture of water and carbon dioxide, the critical point of the mixture can be estimated by the following equations (4) and (5). These estimates are summarized in Table 1 below.

Figure 112012044675069-pct00009
Figure 112012044675069-pct00009

표 1: 식(4) 및(5)를 사용한 초임계점 결과Table 1: Supercritical point results using equations (4) and (5)

Figure 112012044675069-pct00010
Figure 112012044675069-pct00010

1.4 이산화탄소1.4 Carbon dioxide

도 2 및 3은 실험이 수행되는 평형 조건을 도시한 것이다. Figures 2 and 3 show equilibrium conditions under which the experiment is performed.

도 2에서, "A"는 초임계 상태를 나타내고, "B"는 실시예 1A에 대한 상태를 나타내고, "C"는 에 대한 상태를 나타낸다. In Fig. 2, "A" represents a supercritical state, "B" represents a state for Example 1A, and "C"

실시예 1A - 모세관을 갖는 두 챔버 시험Example 1A - Two chamber test with capillary tube

도면에 도시된 바와 같은 모세관으로 연결된 두개의 챔버 반응기 시스템을 셋업하고, -6v의 전기 전압 및 대략 120mA의 전류로 440분 동안 작동시켰다. 실시예 1A에 대한 시험 조건은 하기 표 1에 기재되어 있다. 두 반응기(12 및 14)를 주위 온도(25℃)에서 작동시켰다.Two chamber reactor systems connected by a capillary as shown in the figure were set up and operated for 440 minutes at an electrical voltage of -6v and a current of approximately 120mA. The test conditions for Example 1A are shown in Table 1 below. Both reactors 12 and 14 were operated at ambient temperature (25 DEG C).

표 1Table 1

Figure 112012044675069-pct00011
Figure 112012044675069-pct00011

검출가능한 양의 메탄이 반응기(12)에서 생성되었다. 가스 크로마토그래피에 의해 생성된 결과가 도 4에 도시된다. A detectable amount of methane was produced in the reactor (12). The results produced by gas chromatography are shown in FIG.

크로마토그래피는 하기 성분들을 나타낸다:Chromatography shows the following components:

공기: 체류 시간 2.27, 폭 7.20, 면적 8354522.0, 결과 20.9Air: retention time 2.27, width 7.20, area 8354522.0, result 20.9

메탄: 체류 시간 4.76, 폭 9.60, 면적 116449.8, 결과 0.3Methane: Retention time 4.76, Width 9.60, Area 116449.8, Result 0.3

CO2: 체류 시간 7.43, 폭 24.00, 면적 31502188.0, 결과 78.8CO 2 : retention time 7.43, width 24.00, area 31502188.0, result 78.8

이들 결과는 분석된 샘플이 소량이기 때문에 정량적 방식으로 해석되지 않아야 한다. 상기 반응의 몇몇 영향은 캐소드 상에서 관찰된 탄소 침전물 및 캐소드 전해질의 착색였다. 애노드는 영향을 받지 않고 남아 있었으나, 전해질의 약간의 착색이 보였다. These results should not be interpreted quantitatively because the analyzed samples are small. Some of the effects of this reaction were the coloration of the carbon precipitate and the cathode electrolyte observed on the cathode. The anode remained unaffected, but showed some coloration of the electrolyte.

실시예 1B-1I에 대한 시험 조건은 하기 표 2에 제공된다. 각각의 경우, 반응기(14)는 주위 온도(22℃)에서 작동되었다. 표 2에 기재된 온도는 반응기(12)의 온도이다.  Test conditions for Examples 1B-1I are provided in Table 2 below. In each case, the reactor 14 was operated at ambient temperature (22 占 폚). The temperatures listed in Table 2 are the temperatures of reactor 12.

기체상 샘플에서 메탄을 검출하기 위해 하기 조건을 사용하였다. The following conditions were used to detect methane in the gaseous sample.

가스 크로마토그래피: HP 5890AGas chromatography: HP 5890A

컬럼: 60/80 Carboxen-1000, 15'x 1/8"SS(2.1mm ID)Column: 60/80 Carboxen-1000, 15'x 1/8 "SS (2.1 mm ID)

오븐 온도: 45℃(5.5분)에서 200℃(10℃/분으로)Oven temperature: 45 DEG C (5.5 minutes) to 200 DEG C (at 10 DEG C / minute)

주입기 온도: 80℃Injector temperature: 80 ° C

검출기: TCDDetector: TCD

검출기 온도: 250℃Detector temperature: 250 ° C

주입기 부피: 0.3 내지 1.0mlInjector volume: 0.3 to 1.0 ml

체류 시간: 1. 산소: 5.00분Retention time: 1. Oxygen: 5.00 min

2. 질소: 5.49분2. Nitrogen: 5.49 min

3. 일산화탄소: 7.37분3. Carbon monoxide: 7.37 min

4. 메탄: 13.27분4. Methane: 13.27 min

5. 이산화탄소: 17.47분5. Carbon dioxide: 17.47 min

메탄이 하기 조건 하에서 생성되었다. Methane was produced under the following conditions.

표 2Table 2

Figure 112012044675069-pct00012
Figure 112012044675069-pct00012

실시예 1J -저온 조건에서의 시험Example 1J - Test at low temperature

실시예 1A에서 사용된 동일한 시스템 셋업을 또한 반응기(12)를 대략 7℃ 아래로 냉각시킴으로써 비교적 저온에서 사용하였다. 반응기(14)는 주위 온도(22℃)였다. 시험 조건은 하기 표 3에 요약되어 있다:The same system setup used in Example 1A was also used at relatively low temperatures by cooling the reactor 12 down to approximately 7 [deg.] C. The reactor 14 was at ambient temperature (22 占 폚). The test conditions are summarized in Table 3 below:

표 3Table 3

Figure 112012044675069-pct00013
Figure 112012044675069-pct00013

140 bar 및 7℃에서 검출가능한 메탄이 생성되지 않았지만, 이 온도에서 약간의 메탄이 보다 낮은 압력(65 bar)에서 검출될 수 있었다. 조사시, 두 전극은 깨끗한 것으로 나타났고, 두 반응기로부터 전해질은 투명하였다. No detectable methane at 140 bar and 7 ° C was produced, but at this temperature some methane could be detected at lower pressure (65 bar). During the irradiation, the two electrodes appeared to be clean, and the electrolyte from both reactors was transparent.

결론conclusion

관찰된 결과로부터, 하기와 같이 결론지을 수 있다:From the observed results, it can be concluded that:

- 모세관에 의해 연결되는 두 개의 챔버 구조를 사용하여 검출가능한 양의 메탄이 생성될 수 있다. - A detectable amount of methane can be produced using two chamber structures connected by a capillary.

- 동일한 내압 및 상이한 온도에서 반응기들(12 및 14)을 작동시켜 검출가능한 양의 메탄이 생성될 수 있다. - Reactors 12 and 14 can be operated at the same pressure and at different temperatures to produce a detectable amount of methane.

Claims (53)

이산화탄소 및 물로부터 탄화수소를 생성시키는 방법으로서,
(a) 양극과 물 및 전해질을 포함하는 액체 전해 매질을 함유하는 제 1 반응기(14)를 제공하는 단계;
(b) 음극, 및 물과 이산화탄소의 혼합물을 포함하는 액체 전해 매질을 함유하는 제 2 반응기(12)를 제공하는 단계;
(c) 제 1 반응기(14) 및 제 2 반응기(12)를 연결 수단으로 연결시키는 단계로서, 연결 수단은 액체 전해 매질을 함유하는 하나 이상의 튜브(들)로 규정되고, 튜브(들)은 전자는 통과시키나 분자를 통과시키지 않는 선택적인 멤브레인을 포함하고, 튜브(들)에 스탑퍼(stopper) 수단이 구비되는 단계;
(d) 양극 및 음극에 직류를 인가하여
● 제 2 반응기(12) 내의 음극 부분에서 탄화수소를 형성시키고;
● 제 1 반응기(14) 내의 양극 부분에서 산소를 형성시키며;
제 2 반응기(12) 및 제 1 반응기(14)가 5.1 atm 초과의 압력 및 상이한 온도에서 작동되는 단계를 포함하는 방법.A process for producing hydrocarbons from carbon dioxide and water,
(a) providing a first reactor (14) containing a liquid electrolytic medium comprising an anode, water and an electrolyte;
(b) providing a second reactor (12) containing a cathode, and a liquid electrolytic medium comprising a mixture of water and carbon dioxide;
(c) connecting the first reactor (14) and the second reactor (12) with connecting means, the connecting means being defined as one or more tube (s) containing a liquid electrolysis medium, the tube Comprising an optional membrane that does not pass molecules or pass it, and has stopper means in the tube (s);
(d) applying a direct current to the positive electrode and the negative electrode
Forming a hydrocarbon at the cathode portion in the second reactor 12;
Forming oxygen at the anode portion in the first reactor 14;
Wherein the second reactor (12) and the first reactor (14) are operated at pressures greater than 5.1 atm and different temperatures. 제 1항에 있어서, (d) 단계에서 형성된 탄화수소가 메탄인 방법.The method of claim 1, wherein the hydrocarbon formed in step (d) is methane. 제 1항에 있어서, 제 2 반응기(12) 및 제 1 반응기(14)가 동일한 내압에서 작동되는 방법.The process according to claim 1, wherein the second reactor (12) and the first reactor (14) are operated at the same internal pressure. 제 1항에 있어서, 스탑퍼 수단이 밸브 또는 밸브들인 방법.The method of claim 1 wherein the stop means is a valve or valves. 제 1항에 있어서, 제 1 반응기(14) 및 제 2 반응기(12) 내 전해 매질이 액체 상태로 유지되는 방법.The method according to claim 1, wherein the electrolytic medium in the first reactor (14) and the second reactor (12) is maintained in a liquid state. 제 5항에 있어서, 제 1 반응기(14) 및 제 2 반응기(12)가 5.1 내지 1000 atm의 압력에서 작동되는 방법.6. The process according to claim 5, wherein the first reactor (14) and the second reactor (12) are operated at a pressure of 5.1 to 1000 atm. 제 1항에 있어서, 제 1 반응기(14)가 20℃ 내지 200℃의 온도에서 작동되는방법.The process according to claim 1, wherein the first reactor (14) is operated at a temperature of from 20 캜 to 200 캜. 제 1항에 있어서, 제 2 반응기(12)가 -50℃ 내지 200℃의 온도에서 작동되는방법.The process according to claim 1, wherein the second reactor (12) is operated at a temperature of from -50 占 폚 to 200 占 폚. 제 1항에 있어서, 양극 및 음극에 걸쳐 인가되는 전압이 -0.5v 내지 -20v인 방법.The method according to claim 1, wherein the voltage applied across the anode and the cathode is from -0.5v to-20v. 제 1항 있어서, 양극 및 음극에 걸쳐 인가되는 직류가 50 내지 500mA인 방법.The method according to claim 1, wherein the direct current applied across the anode and the cathode is 50 to 500 mA. 이산화탄소 및 물로부터 탄화수소를 생성시키기 위한 장치로서,
5.1 atm 초과의 고압에서 작동되며, 물을 액체 상태로 함유하기 위한 제 1 반응기(14);
5.1 atm 초과의 고압에서 작동되며, 이산화탄소와 물의 혼합물을 액체 상태로 함유하기 위한 제 2 반응기(12);
제 1 반응기(14) 내에 위치하는 양극;
제 2 반응기(12) 내에 위치하는 음극; 및
제 1 반응기(14) 및 제 2 반응기(12) 내 전해 매질을 연결시키는 연결 수단을 포함하고, 연결 수단은 전해 매질을 함유하는 하나 이상의 튜브(들)로 규정되며, 튜브(들)은 전자는 통과시키나 분자를 통과시키지 않는 선택적인 멤브레인을 포함하고, 튜브(들)에 스탑퍼 수단이 구비되는 장치.An apparatus for producing hydrocarbons from carbon dioxide and water,
A first reactor 14 operated at a high pressure of greater than 5.1 atm and containing water in a liquid state;
A second reactor (12) operated at a high pressure of greater than 5.1 atm and containing a mixture of carbon dioxide and water in a liquid state;
A cathode positioned within the first reactor 14;
A cathode located in the second reactor 12; And
(S) containing an electrolytic medium, and the tube (s) are electrically connected to the first and second reactors (14, 14) and the second reactor (12) Wherein the tube (s) are provided with a stopper means. 제 11항에 있어서, 스탑퍼 수단이 밸브 또는 밸브들인 장치.12. The apparatus of claim 11, wherein the stop means is a valve or valves. 제 11항에 있어서, 제 2 반응기(12) 및 제 1 반응기(14) 내 압력을 평형화시키기 위한 고압 증압기를 포함하는 장치.12. The apparatus according to claim 11, comprising a high pressure intensifier for equilibrating the pressure in the second reactor (12) and the first reactor (14). 제 13항에 있어서, 고압 증압기가 CO2로 가압되고, 제 2 반응기(12)를 직접적으로 CO2로 가압하며, 제 1 반응기(14)를 H2O로 가압하기 위해 고압 축압기가 구비되는 장치.
14. The method according to claim 13, wherein the high pressure intensifier is pressurized with CO 2 , the second reactor (12) is pressurized directly with CO 2 , and the first reactor (14) is pressurized with H 2 O .
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